系统科学的基本定义及发展简史
不惧过往，不畏将来！11-09 09:43
系统科学是具有系统特点的科学，系统的特点是具有多个多层次的，又有跨层次的相互联系的个体构成。而且整体和个体行为通常不是完全对应的，我们需要从个体的角度建立起到整体的路径，所以我们管它叫从个体到整体，从孤立到有联系，从直接联系到间接联系。
按照钱学森对现代科学技术体系的构想，任何一门学科都可以分成基础理论、技术基础、实际应用三个层次，每个层次都有自己确定的内容，并且三者之间有着紧密的联系。系统科学也不例外，在基础理论层次的内容是系统学，我们这里所给出的简单巨系统演化理论也属于系统学的内容之一；在技术基础层次的内容包括运筹学、控制论、信息论、线性代数、概率论、随机过程等概念、理论、方法，现在这些内容已构成对大量实际问题讨论的基础；在实际应用层次的内容是各种各样的系统工程。系统工程的内容具有既要进行一般方法讨论，又要密切结合实际系统的特点。
一、系统科学的基本定义
1.什么是科学
卡尔波普尔给出过正规的科学的定义，他说科学就是一个可以证伪，但是迄今为止一直没有被证伪的可计算的心智模型。科学是对现实的抽象，抽象在你的脑子里，它们是可以计算的，可以推导的。然后推出来的结论原则上是可以错的，但迄今为止没有被证明是错的。
这和通常大家概念中科学的定义有点不一样，很多人觉得科学是一个被检验了的，是对的东西。卡尔波普尔是一个数学家、物理学家和哲学家，他认为从哲学上说科学所谓的可验证是假的。他说假设观察到天下的乌鸦999只都是黑的，据此推断天下所有乌鸦都是黑的。接下来，按照科学的方式就是去检验，假设检验完了，99999只乌鸦都是黑的，检验了这么多，一百倍了还是对的，于是我们有信心宣称天下乌鸦都是黑的是科学。但他说其实不一定，因为你没看过所有的乌鸦，你不知道是不是有一只乌鸦它会是白的。当然你可以只管黑的叫乌鸦，这就叫不可证伪。如果这件事情永远不可能是错的，不好意思，就不是科学。所以凡是认为白的乌鸦不叫乌鸦的，就不是科学。
所以可以随着实验检验来修正集合内涵的不是科学，但是科学通常也满足不了可验证的要求。所以他退而求其次说科学其实是一个原则上可以证明是错的，但是迄今为止一直没有被证明是错的东西。
2.什么是系统科学
了解什么是科学之后，我们再来看什么是系统科学。首先它是一门科学，我们是要把做出来的结果、分析方法得到的结论或者提出来的模型和世界去比较的，这个是我们坚守的底线。就像物理学，它是研究物理对象的，具有物理性质的对象的科学。那么系统科学是具有系统特点的科学。或解释为是系统的test（品味或味道）的科学。
我们下面就来解释什么是系统的特点或者系统的味道。总的来说就是：从具体系统中来到具体中系统中去，从孤立到有联系，从直接到间接，从个体到整体。或者叫做联系的一次方、联系的二次方和联系的三次方。
具体来说：第一，就是需要有相互联系的单元，而且通常来说这个单元是很多个的；第二，一般来讲这些单元之间的组织不是在同一个层次的，也就是说如果这个系统是个中心，而旁边连着的所有东西都是围绕着他的同一个层次的下属，那么这个东西尽管也是个系统，但是一般来说它不是一个我们所感兴趣所想研究的具有系统科学味道的系统，因为对我们来说可能太简单了，能够在上面做的计算太少，能够做的分析也实在太少。比如一个企业，在规模小的时候可以这么干，领导坐在中间直接管理，其他人全听他的。小的项目可以这么组织，但如果要面对的问题足够复杂的时候则不然。比如一个司令官不可能挂一个电话就能管到最基层的士兵。虽然美军现在可以实现司令直接看到士兵的行为，但他也不管，指挥权是一层一层下放的。所以一旦有这种复杂问题的时候，通常组织形式是多层次的，而且多层次之上还有跨越层次的。在日本就特别明显，日本人是非常具有服从精神的，但是日本人同时又是特别反叛的，就是说越级做事是经常发生的。这是一种奇怪的文化，他们服从上下级结构的同时又特别反叛，他们认为不合理的时候就去越级去做一些事情。但这个其实是一个系统非常自然的结构。因为如果永远遵循层级结构，那么组织本身就没有活力。如果永远是破坏，一点都不遵从层级结构，组织就会完全不稳定。所以上面例子中的系统既有层次性的关系，同时又具有跨层次的联系。
当然并不是所有的系统都会需要这种跨层次的链接，但是一般来说我们想研究的问题都是比较复杂的、两个功能同时有的系统。否则，这个问题原则上只不过是前面所说的层级结构的累积，只要把不同的层级结构都加起来就可以。
上面说的是系统内部结构的特点，除此之外，另一个特点是：系统科学是一个没有特定的研究对象的学科。比如化学，至少得跟那些元素和反应物打交道。生物学是和活的东西，新陈代谢的东西打交道的。然而系统科学它是一个特别的科学，它没有自己的研究对象。也就是说在任何一个学科里，只要遇到前面所说的这种问题，都可以把它当成系统科学的研究对象。
科学是要关心实践的。很多时候把系统科学放在数学下面，这具有一定道理。因为我们没有具体对象，所以从这个角度来说像数学。但是又跟数学不一样，因为我们要跟实践去结合，去检验。因此我们把它定位成一个方法性的学科，是跨越具体学科的研究对象的学科。
这个世界当中有一些问题是独特的适合我们学科研究的。因为它不是某个具体部分产生的效果，它很有可能是好多东西合起来以后才产生的效果。这个时候我们只要找到这种问题，我们的方法和思想就能发挥威力。
所谓的个体和整体真的是要把个体和整体的两个思想一起用，不能用在任何一个侧面，有没有一些适合我们研究的这种反应个体的联系导致整体行为的问题，这个东西得我们去发现，并且我们去寻找，我们去探索一般的方法。有了一般的方法以后，将来我们还要把它还给具体的学科，也就是说这是像数学的地方。学科在没成长起来的时候，它长在我们之上，如果有一天我们把它培养大了，它脱离开系统科学脱离开应用数学，它会成为它自己的学科。
二、系统科学的发展简史
系统科学（System Science）作为一门科学有它产生、发展、形成的过程；而且由于系统科学是一门横断科学，它涉及自然科学中包括数学、物理学、化学等多个学科领域，还涉及到工程技术的多个部门，甚至与社会科学的不少学科也有联系，因此系统科学发展历史与整个人类发展历史紧密相连，它的产生可以追朔到原始社会。古代人认识自然界首先就是从对自然的整体认识开始的，也可以说，系统科学思想是指导人们认识的第一个理论；而系统科学体系的完整建立又要说到当代科学技术的最新成就，现代科学的每一个新理论几乎都被系统科学吸收，并改造成为其自身理论体系中的一个部分。从总体上来看，系统科学的发展大体上经历了三个阶段，即定性的系统思想产生、定量的系统科学方法建立、综合的系统科学体系构建三个阶段。
1.系统科学的初级阶段
古代人类的生产水平低下，对自然灾害的抵御能力很差，对自然界的认识往往停留在“系统思想”的水平上，他们从整体上来认识世界，把人的生老病死与自然界的现象联系在一起，形成了“天人合一”的世界观。这种世界观中包含有系统的思想，中国老庄哲学就反映了这种思想。“老子”中论述事物的统一、转化等，指出：“天下万物生于有，有生于无”，“无名，天地之始，有名，万物之母”，“道生一、一生二、二生三、三生万物”。后来王安石将世界演化的顺序又解释为“天一生水”、“地二生火”、“天三生木”、“地四生金”、“天五生土”。“五行，天所以命万物者也”，认为世界上的事物先由天地生出五行——水、火、木、金、土，然后再形成万物。这样，他们用阴阳、五行、八卦的观点来统一自然界的各种现象，统一人类与自然。我们可以把它们看成是整体观点、运动变化（演化）观点、综合（层次、组织、相互联系与相互作用）观点等系统思想的具体体现。
古希腊哲学家德漠克利特把宇宙看成一个统一的整体，从整体上进行研究；并把宇宙看成是由原子组成的，原子的运动和相互作用构成了整个宇宙的运动变化；他发表的“宇宙大系统”的专著，可以认为是最早采用“系统”这个词的著作。
无论是中国古代的思想家，还是外国古代的思想家都是从整体上研究世界，他们往往在几个领域上都有较高的造诣，是多个学科的专家，例如古希腊的亚里士多德（Aristotle）、阿基米德（Archimedese），中国的老子、墨子等。这一时期科学发展的特点是：不同学科的研究紧密联系在一起、科学与哲学的研究联系在一起。科学的综合发展是生产水平较低时期的产物，对科学本身则体现为系统思想大发展的时期，系统思想中的整体观点、运动变化观点、综合观点是指导当时科学研究的主要观点。特别需要指出的是这时的系统思想是人们“被迫”树立起来的，人们无法了解到自然界复杂现象的原因，因此只能从总体上、从宏观上采用思辨的方法来研究事物。系统思想的建立和发展，与生产水平较低下、与科学技术还不十分进步是紧密联系在一起的。
虽然整体上运用系统科学观点研究自然界是在科学技术发展初级阶段人类“被迫”选择的观点和方法，但是系统科学方法已经使人类在科学技术和生产发展方面取得了辉煌的成就。
在工程上，中国古代李冰领导修建的四川都江堰水利枢纽工程不仅是当时世界水利建设史上的杰出成果，也是系统科学观点的一次伟大的实践。整个工程由三大主体工程构成：“鱼咀”—岷江分水工程；“飞沙堰”—分洪排沙工程；“宝瓶口”—引水工程，将防洪、排沙、引水等多项功能集中在一个大工程项目中，与之配套的还有120多个附属工程，形成一个统一的整体，发挥了排沙、泄洪、灌溉多方面的作用。可以认为没有“鱼咀”分水工程，大量的沙石就不可能排入外江；没有“宝瓶口”引水工程，水形不成回旋流，泥沙无法越过“飞沙堰”排泄出去；而没有“飞沙堰”工程将泥沙排走，“宝瓶口”将被泥沙堆积无法发挥引水作用，水也不能进入成都平原。都江堰水利工程总体上的设计和建造，使它在各个方面都起到较好的作用，并且由于是在总体上进行设计，因此能在较多方面长期发挥作用，一直到现在都江堰还在对四川平原的农业生产产生着效益。
在医学方面，我国中医理论也充分体现了系统科学的思想。古代中医理论“黄帝内经”强调了人体各器官联系、生理现象与心理现象联系、身体状况与自然环境联系。把人的身体结构看作是自然界整体的一个部分，认为人体的各个器官也组成一个有机的整体，用阴阳五行学说来说明五脏之间的相互依存、相互制约的关系；将自然现象、生理现象、精神活动三者结合起来分析疾病根源；在治疗上将人的养生规律与自然界的变化联系在一起，提出了“天人相应”的治疗原则。这些实际上是强调了系统内各子系统之间的关系、系统与环境之间的关系。中医在诊断病症时采用切脉方式，将人看成一个整体，利用人体局部发生病变时，影响到血液循环情况，从手腕处脉搏跳动的速度快慢、力量大小等特点来判断出现病变的部位及程度。中医在治疗疾病时所用针灸方法，也是将人看成一个各器官相互之间紧密联系的整体，如对很多不同器官的疾病都通过在耳部相应部位针灸达到治愈的目的。从上述论述中，我们可以看到无论是诊断还是治疗，中医都是把人作为一个整体，认为身体各部分之间存在着紧密的联系，而且这种联系的物质依托不仅有在人体解剖学上观察到的神经、血管等各器官的联系通道，还有被称之经络的通道。按中医理论经络将人体联成一个统一的整体，它是人体各部分之间联系的重要通道；而只有在人成为一个整体(进行新陈代谢的活人)时经络才存在，否则经络不能存在。我们知道，一直到现在对人进行解剖，观察身体的各部分组织时，也没有找到经络的物质。以系统科学整体观点、系统观点为基础的中医理论，现在仍然在我国乃至世界医学上占有重要的地位。
随着生产的不断发展，人类对自然界的认识越来越深刻，此时却产生了忽略系统整体特性研究的倾向。以对人体的认识为例，通过解剖学，人们不仅对人体各部分的构造有了深刻的了解，分清了人体各个器官，而且对它们之间的联系也找到血液循环、神经网络、淋巴组织等三种联系渠道。对每一部分了解的深入、对每一种具体联系渠道的讨论都是科学的发展、是人类的进步，但这也使人们忽略了对整体的分析，忽视了各个局部在系统整体中的作用。解剖学对肌肉组织了解的非常仔细，对肌肉进行了各种物理、化学的实验，以使人们可以了解到肌肉细胞的各种特点，但却忽视了作为人体一部分的肌肉在整个机体存在情况下反映出来的特性，甚至不相信在局部肌肉实验中不能看到的、人整体所表现出来的某些超常功能。一些专业研究工作者，在看到一些气功师表演赤膊躺在尖钉板上，往身上压重物，表演者并不会被尖钉扎破时，由于他们在研究中无论理论计算还是实验观测，小块的肌肉都不可能承受过大的压强，他们就不相信气功师的表演，想方设法去否定看到的现象。实际上从系统科学的角度来分析，局部肌肉的实验，不可能反映系统整体的特点，人整体表现出来与局部肌肉反映出来的特性不同是完全正常的。忽略系统整体与局部在性质上的区别是具体科学研究深入对系统科学发展带来的负面影响。
正如恩格斯所指出的那样：“在希腊人那里，正因为他们还没有进步到对自然界的解剖、分析，自然界还被当作一个整体而从总的方面来考察。自然现象的总联系还没有在细节方面得到证明，这种联系对希腊人来说是直观的结果。这里就存在着希腊哲学的缺陷，由于这些缺陷，它在以后必须屈服于另一种观点。”实际上系统科学经过一段早期的辉煌发展时期以后，虽然在一些局部的、工程上的、具体的方面有一些成就以外，从整体上讲处于停滞阶段，作为一种思维方式它逐渐被形而上学所代替。
究其原因，我们认为，从经济发展上来看不论是长期的奴隶制、封建制社会、还是资本主义发展初期，一般生产规模都较小，生产设备比较简单，容易形成生产的协调发展，只要加大劳动强度就可以提高生产；自然资源充足，有取之不尽、用之不竭的感觉；由于生产造成的环境污染，可以通过自然净化作用得到恢复。因此在这个时期人们只重视个别机器的改进，忽视整体的效益，只重视加大生产强度，不考虑综合利用，不考虑资源配置。这就从客观需求上放松了以研究系统整体为对象的系统科学的研究。
由于对自然界认识的深入，学科分类越来越细，各学科的研究人员也不再能对所有学科都有所了解，只能成为某学科的专业人才。在中世纪，意大利的科学家达·芬奇（Leonardo da Vinci）既是力学家、物理学家，又是建筑学家、画家。而在这以后，像达·芬奇那样可以精通天文学、力学、物理学等多个领域的专家已不可能存在。就是在医学科学领域内，心血管专家也不再懂得脑科学，理论专家不善于作实验，搞实验的专家其理论分析的功底也不强。一方面这是由于知识越来越深入，内容越来越多，一个人即使一辈子都进行学习，也不可能掌握很多门的学问。另一方面学科门类分得过细，使科学研究工作者没有必要再去学习过于宽泛的知识，只需掌握比较窄的专门知识就够了。知识面过窄的研究人员也是系统科学发展缓慢的原因之一
2.定量的系统科学在应用学科层次上的建立与发展
像任何科学的发展都是由生产的发展来促进、都是从对实际应用的研究开始的一样，系统科学的发展也是由于生产的发展，由于客观的需要而使之发展，并且首先进行实际应用的研究。第二次世界大战前后是系统科学应用层次迅速发展时期，并在二次大战以后逐渐形成了系统科学在应用学科层次上的理论——控制论（Cybernetics）、运筹学（OperationalResearch）、信息论（Information Theory）。
二次世界大战以前人们对系统科学应用的研究已经开始，并取得了一定的成就，最突出的例子有两个，一个是埃尔朗（A. K. Erlang）提出的电话平衡模型理论。在20世纪30年代电话事业已有很大发展，人们在架设电话线路时需要考虑电话的使用效率：线路太少，出现多部电话集中在一条线路上拥挤，无法通话；线路太多，又会出现线路长时间闲置，造成浪费。埃尔朗利用对比方法建立模型，巧妙地解决了这一问题。他将一个电话通讯系统与一个水的汽液平衡系统相对照：一部电话被拿起使用对应于一个水分子从汽态跑到液态，一部电话停止通话对应于一个水分子从液态又回到汽态。已知单位时间一部正在通话的电话用毕的概率为λ(即通话时间为
)，单位时间电话被使用的概率为μ。在汽液平衡时，单位时间从液态跑向汽态的分子数，与从汽态跑回液态的分子数相等，利用这样的关系，可列出电话的平衡方程：
其中
表示在系统中有ｉ个分子处在液态的概率，亦即有i部电话正在被使用的概率。将这一细致平衡的普遍关系式反复使用可有
由于概率分布满足归一化条件，故
所以
令
则有Erlang公式
利用统计方法计算出的Erlang公式表明，在电话机平均使用率和平均通话时间1/已知的前提下，给定拿起i部话机线路占有的概率为
（如
=0.9）时，对于N条电话线的线路可装i部电话机。通常＞，当我们增加线路n时，对固定的电话机系统其全部使用的通话概率则大；当增加电话机i，其它参数不变时，则通话概率降低。这个例子不仅是一个系统工程应用的范例，而且有着重要的实际意义。这里给出的公式到现在仍然是电话部门设计通讯线路的基本依据。后来，对此类问题的研究发展成为排队论的主要内容，而且这里的讨论在解决问题的方法、建立模型的过程也为一般系统工程建立模型提供了参考。
另一个例子是美国科学家列昂捷夫（W. Leontief）提出的投入产出模型。国民经济中各个部门的关系非常复杂，它们相互作为原材料、能源等，一种产品的多少影响着多种产品的生产，同时又受着多种产品的制约；但是对于大部分产品来讲，在短时期内单位产出的投入量，即生产单位产品对各种生产要素的消耗量具有相对的稳定性，这是由于各种原料、辅助材料、动力等的消耗量是由生产技术水平、管理水平、自然条件等因素决定的，这些因素短期内不会发生根本性的变化；即使有部分产品的消耗系数变化较大，但其变动具有一定规律性，也容易确定。列昂捷夫的投入产出模型是用数学方法和电子计算机手段来研究各种经济活动的投入产出之间的数量关系。它对于科学的安排、预测和分析经济活动有很大作用。这种方法以列昂捷夫1936年发表的《美国经济关系中的投入与产出的数量关系》论文为代表，以后他又出版了《美国经济结构1919-1929》（1940年出版）和《美国经济结构研究》（1953年出版）两部专著，这些论文和著作不仅系统地提出了投入产出方法，并且根据美国公布的经济统计资料编制了美国经济的1919、1929、1939年的投入产出表。投入产出方法在经济分析中起了重要的作用，列昂捷夫因此获得了1973年的诺贝尔经济学奖，他所提出的方法也在世界各国普遍得到采用。
但那时的研究是孤立、分散、局部的。原因在于经济发展水平低下，没有对系统整体优化的要求，也在于科学发展水平不高，没有研究的基础。
二次世界大战中，交战各方要求合理使用局部，以达到全局效果最佳，这就大大促进了对解决实际问题计算方法的研究，各种运筹方法、控制方法、博弈方法都得到了很大发展。由于战争的需要，提出了很多实际问题：如何布置炮火防御系统以便更好消灭敌方飞机的空袭，如何搜索目标以便发现潜艇，如何计算火炮发射提前量以便对付高速飞行的飞机等等，这些问题既是实践性非常强的具体问题，又具有很强的理论价值。这些问题的解决需要系统科学的方法。另一方面大批科学家转到了为国防、军事服务的方向上来，使得这些军事上的科学研究问题得以很快地解决，并从中提出一些新的概念、方法。
二次大战结束以后，科学工作者回到和平环境，他们将战时研究的实际问题进行理论上的提高和升华，建立起了运筹学（Operational Research）、管理科学（Management Science）、控制论（Cybernetics）及信息论（Information Theory）等系统科学在应用基础层次上的学科群体。具体地，第二次世界大战期间从事雷达和防空火力控制系统研究的维纳（N. Wiener）在1948年出版了名著《控制论，或关于在动物和机器中控制与通讯的科学》，建立了控制论；美国数学家申农（C. E. Shannon）1948年发表了论文《通讯的数学理论》，1949年发表了论文《噪声中的通讯》，此两篇著名论文奠定了信息论的基础；50年代出版了各种运筹学方法的著作和论文，其中美国的古德（A. H. Goode）和麦考尔(R. E. Machal)出版了第一本以《系统工程》命名的专著。以后迅速发展，建立了适应性非常强、有完整数学理论的一些技术性学科，这些技术学科的建立使系统科学从思辨的系统思想层次已经发展成为定量的以数理科学为基础的技术科学层次。
这一阶段系统科学发展的特点在于数学工具大量应用，系统科学已经从方法论的科学变成了一门实际应用的科学、一门精确的科学；技术基础的研究、应用技术的研究发展很快，针对各式各样的问题，人们提出了各式各样的方法，这些方法在解决实际问题时具有很大的优越性。系统科学在主导思想上，也已从原来整体考虑、总体分析和认识事物，发展到控制系统使之达到总体的优化，从认识方法到应用技术，从整体大于部分之和到部分较劣可达到整体优化。但是综合的方法，普遍适用的理论还未形成，还未建立起一个理论体系。
一门学科的发展必须要有经济技术的需求作为动力。二次大战以后，生产和科学的进一步发展从两个角度把系统科学重新摆到人们面前。一方面生产规模的扩大，单纯依靠增加劳动强度已不太可能再提高生产力，生产的自动化要求组织的现代化，任何一项生产任务的完成都要求多个部门配合，要求联合攻关，要求组织、协调。美国阿波罗号宇宙飞船的设计制作动用了上百万人、100多所大学、200多家公司共同研制，耗资240亿美元。在这个项目中，依靠科学家个人创造性劳动的成果逐渐变少，大多是有目标、多学科、大批专家的联合攻关研究，其中关键在于组织、协调，在于各个生产工序的衔接，在于如何使整体达到最优，也就是要利用系统科学的思想，利用系统科学的方法进行研究、生产。
另一方面，由于自然资源有限、市场有限，经济发展和生产提高不仅要研究经济、生产本身的问题，还要研究整体优化、资源配置、社会持续发展等问题。要从生产和消费、资金和劳动力、资源利用和环境污染等多个方面来分析问题，要从自然科学、社会科学多个角度来研究分析问题。就是在经济发展本身，资本主义初期的自由竞争已逐渐发展成现代国家宏观调控手段加强，对生产财富进行二次分配，特别是国际贸易使世界各国的经济发展已成为一个整体。所有这些情况表明系统科学所提倡的整体与局部的关系、整体优化等理论已经成为生产、科学发展的强大理论支柱，系统科学在应用科学层次上的研究成果，又大大促进了经济的飞速发展、技术的巨大进步。
3.现代系统科学体系构建与完善
物理学中耗散结构理论、协同学提出了解决复杂自然系统的理论、方法，为统一自然系统和社会系统建立系统科学准备了材料。
以前物理学讨论的系统是可逆的、退化的，牛顿第二定律、热力学第二定律确定了系统的演化方向和特点。这类自然系统的退化演化方向与生物界、社会科学中普遍存在的发展、进化等演化现象相矛盾，人们无法用统一的方法来研究自然界系统与社会系统。高耶尔（A. Koyre）在《牛顿学说的综合观念和影响》一文中写道：“我曾经说过，现代科学早已把分割天体和地球之间的壁垒推倒，并且由两者结合起来，统一成为一个整体宇宙。这是千真万确的。但是我还曾经说过，现代科学对宇宙进行的研究表明，它研究另外一个世界，即量的世界，一个奇妙的几何世界，在这个世界中一切事物都有其位置，但是却没有人的位置，它用这个世界取代我们赖以生存、爱慕、传宗接代、充满感性认识的质的世界。”“两个世界，也可以说两个真理，或者说没有任何真理。”另一位科学家魏格纳（E. P. Wigner）也表示了类似的看法：“近代科学中最重要的间隙是什么？显然是物理科学同精神科学的分离。实际上物理学家和心理学家之间毫无共同之处，或许，物理学家为心理学方面较肤浅的研究提供的某些工具可以除外，而心理学家警告物理学家要小心以免所隐藏的欲望影响他的思考和发现。”
普利高津(Prigogine)提出耗散结构理论，认为开放系统在远离平衡态时，由于同外界进行物质、能量、信息的交流，可以形成某种有序结构。在自然界的物理、化学系统中可以发现存在着与生物学一样的进化现象，并且可以利用耗散结构来统一进行讨论。
哈肯(Haken)提出协同学，认为复杂系统的相变是子系统之间的关联、协调作用的结果，协同学中的序参量概念和役使原则理论是解决系统向有序方向演化的有效方法。
同时，在讨论自然系统向有序方向演化时，人们还运用数学上的突变论、微分方程稳定性理论、生物学上的超循环理论等；在研究非线性系统演化时，人们又提出混沌、分岔、分形等新概念并发展了相应的理论。
所有这些自然科学的新概念、新方法、新理论有一个共同特点，就是当一个复杂的自然系统，当其内部各个子系统之间相互作用为非线性互作用时，其演化可呈现出新的现象。通过分析可以看到，这些新概念、新方法、新理论既适用于讨论自然现象（它们本身是从对自然现象的研究中发现并总结的），又适合讨论某些社会现象，它们可以作为自然与社会两类完全不同的客观现象的统一理论。虽然这些内容并不是系统科学本身的理论，但是它们可以作为构建系统科学基本理论的主要内容之一。我们认为只有在自然科学研究比较深入，提出上面所列举的一些理论之后，系统科学的理论才能建立；在这样一些新的理论提出以后，人们也希望将它们进一步深化，使之成为解决普遍的一般复杂系统的系统理论。
另外，复杂的生产任务的提出，对大系统、巨系统、分布参数系统等的研究也提出了新的问题，这些加快了系统科学在技术基础、实际应用层次上的发展。传统的以传递函数方法研究单机自动化的古典控制论，发展成用状态空间概念、动态规划、卡尔曼（Kalman）滤波、极大值原理等组成的现代控制理论，用以解决多机自动化、整个工厂自动化的问题。非线性规划、整数规划以及博弈论、随机过程分析等大量新的非线性的运筹学方法，特别是计算机网络技术、现代信息理论和信息技术都使控制论、运筹学、信息论，这些系统科学在技术基础层次上的学科发展得更成熟、更完善，这也为系统科学体系的建立准备了大量丰富的材料。
在具体应用方面人们更多地注重研究社会系统、经济系统，针对这类有人参与的系统的分析，专家们提出将理论分析与计算机结合，采用定性定量相结合的综合集成研究方法，最近又提出人机结合、从定性到定量的科学研讨厅体系，这些新方法、新技术的提出使我们有可能解决社会大系统的演化问题。
综上所述，我们看到在系统科学的基础理论、技术基础、应用技术三个层次上，近年来都有了巨大的发展。我国著名科学家钱学森院士在20世纪80年代提出了系统科学体系的框架，分析了在不同层次上的学科内容，指出了它们之间的联系，使系统科学走上了全面发展的新阶段。
系统科学理论体系现正处在一个飞速发展的阶段，这个阶段的特点表现为1）各种与系统科学有联系的理论在相应的学科中有了很大发展。混沌、分形等非线性科学已经成为当前科学发展的前沿之一，随机控制、多层次、多目标复杂系统的递阶控制也已是自动化领域中的研究热点。2）综合不同学科中的先进理论，构建系统科学理论框架的工作已经展开。人们分析不同学科领域中理论之间的差异，寻找其共同特点，并按照复杂系统演化的观点，将不同领域中的理论、方法归纳总结成统一的理论，在这中间也必然会提出一些新的概念、新的方法。3）由于生产发展的需要，对各类实际复杂系统的研究工作在系统科学观点的指导下进一步深入。人工智能系统、经济运行系统、人脑系统等各类复杂系统有其自身的特点，现在需要按照新的观点来进行分析，我们从系统科学的角度来讨论问题，这就可以站得更高，对问题分析得更深入；对这些复杂系统的分析不仅是对系统理论的应用，同时在研究实际问题中所采用的新的方法、所得到的新的结论也会丰富系统理论本身的内容，使系统理论真正成为解决复杂系统演化的理论。